求解1

清淡

书上介绍说，一般开裂都是穿晶开裂，因为晶界结合力大于晶内。只有在晶界弱化（过热、过烧等）才出现延晶开裂。以前一直以为晶界结合力肯定比不上晶内，为什么晶界结合力会大于晶内了？

孤鸿踏雪

      晶界  
      如果一块纯金属晶体内部的晶格位向基本一致，则这块晶体称为“单晶体”。但在工业生产中所使用的金属材料中，除了专门制备外，都是由许许多多小晶体组成的，哪怕是一块非常微小的金属亦不例外。每个小晶体的内部，晶格位向基本一致，而小晶体之间，彼此的位向均不相同。由于每个小晶体为不规则的颗粒状，故通常把它们叫做“晶粒”。晶粒之间的界面叫“晶界面”，简称为“晶界”。晶界处的原子排列，适应于两晶粒间不同晶格位向的过渡，总是不规则的。由许多晶粒组成的晶体结构叫做多晶体。简而言之，晶界是指多晶体中晶粒相互接触的间界面。

      由于晶界是具有较高晶界能的特殊结构，这就使晶界表现出以下几个方面的特性：
      1）晶界层的原子处于畸变状态，因而在常温下，它对金属的塑性变形会起阻碍作用，在宏观上即表现出晶界具有较高的强度和硬度。因此，晶粒越细，金属的强度、硬度也越高；
      2）晶界层的原子偏离了平衡位置，具有较高的能量，又由于存在低熔点杂质，从而使晶界的熔点较低，因此，金属总是先从晶界开始熔化。热加工及热处理生产中有时产生“过烧”缺陷，就是由于加热温度过高，导致晶界氧化或熔化；
      3）由于晶界具有较高的能量，易于满足相变所需要的能量，所以当发生相变时，新相往往首先在母相的晶界上形成。原始晶粒越细，境界越多，则新相的形成率也越高；
      4）晶界的能量较高，原子处于不稳定状态，使金属在腐蚀环境中，晶界总是比晶粒内部的腐蚀速度要快。在金相分析中，用化学试剂浸蚀试样的磨面，一般晶界总是首先被腐蚀成凹槽。因此，在显微镜下很容易观察到黑色的晶界；
      5）由于晶界层原子排列不规则，使晶界的电阻高于晶粒内部；
      6）晶界层原子排列不规则，且有较多的空位存在，使原子在晶界上的扩散速度要比扩散速度要比晶粒内部快；
      7）由于较高的晶界能有自发地向低能状态转化的趋势，而晶粒的长大和晶界的平直化都能减小晶界的总面积，从而降低晶界的能量，因此温度升高，原子动能增大，就能促使晶粒的长大。例如，钢在热处理时，奥氏体晶粒就随着温度的升高而长大。

清淡

孤鸿踏雪 发表于 2013-11-24 08:41
晶界  
      如果一块纯金属晶体内部的晶格位向基本一致，则这块晶体称为“单晶体”。但在工业生产 ...

谢谢！其实最近我就仔细看了这些原子晶格，发现很多凭我知识还理解不到。杨工我想再问一下，书上说细化晶粒能够提高强度及其塑韧性，我再想是怎么提高塑形？

Wangqinghua196

清淡 发表于 2013-11-24 12:58
谢谢！其实最近我就仔细看了这些原子晶格，发现很多凭我知识还理解不到。杨工我想再问一下，书上说细化晶 ...

推荐《位错理论其应用》一书。位错与金属强化机制（缺页）(4.12M)位错与金属强化机制 （不缺页）(4.15M)

草原的风

你看看我这个回帖，可能对于你的理解有所帮助
http://www.rclhome.net/forum.php ... &page=1#pid1903

清淡

草原的风 发表于 2013-11-24 18:44
你看看我这个回帖，可能对于你的理解有所帮助
http://www.rclhome.net/forum.php?mod=viewthread&tid=224& ...

不行，还得先把汪工推荐的位错和金属的强化机制看完再说。其实我可以把单原子理论搞懂，但是一个由多原子构成晶格我还是要多理解一下。

清淡

Wangqinghua196 发表于 2013-11-24 16:54
推荐《位错理论其应用》一书。位错与金属强化机制(4.12M)

汪工怎么没有第二页了？

Wangqinghua196

清淡 发表于 2013-11-24 20:37
汪工怎么没有第二页了？

已经补上了《位错与金属强化机制 （不缺页）》
感兴趣的话，还建议你看：凝聚态物理学丛书 《 固体内耗理论基础》葛庭燧。固体内耗理论基础 葛庭燧(13.07M)

1912年前后，Rosenhain等认为可以把晶界看做一层非晶胶结层 。根据：晶界在低温高速率变形的情况下表现为强度高的区域，而在高温低速率变形时表现为强度低的区域，这与非晶或粘滞性材料的行为一致。

20世纪40年代，美国理论物理学家甄纳(Zeller) 在沿研究的基础上认为晶粒间界具有粘滞性质，他和合作者曾用测量滞弹性内耗的方法研究这个问题，但并没有得到有力的实验数据验证这个观点。

1946年，我国的物理学家葛庭燧（1913~2000）利用1Hz的频率测量了退火纯铝多晶的内耗，发现在280℃附近出现一个很高的内耗峰，用单晶作测量则无此峰(见图)。由此肯定该峰是晶粒间界引起的，这个实验证明了甄纳的观点。

基于以上实验，葛庭燧将低速变形下晶粒间的滑移看成是可以用一定数值的粘滞系数η来表征的粘滞性流动，并通过实验测定的多晶铝中晶粒间粘性系数与温度关系。

孤鸿踏雪

清淡 发表于 2013-11-24 20:21
不行，还得先把汪工推荐的位错和金属的强化机制看完再说。其实我可以把单原子理论搞懂，但是一个由多原子 ...

　　　根据研究认为：钢的强度与晶粒平均直径的平方根的倒数成直线关系。其数学表达式为：σ=σ0+Kd-1/2
　　　σ——钢的强度（kgf/mm²），σ0——常数，相当于钢单晶时的的强度（kgf/mm²），K——系数，与材料性质有关，d——晶粒的平均直径（mm）。
　　　实验证明，将合金结构钢的奥氏体晶粒度从9级超细化到15级后，屈服强度（调质状态）从115kgf/mm²提高到142kgf/mm²，并使脆性转变温度从-50℃降到-150℃。将低碳钢的铁素体晶粒度从8级超细化至16级后，屈服强度（退火状态）从20kgf/mm²提高到55kgf/mm²。将碳素工具钢的奥氏体晶粒度从8级超细化到15级后，其硬度（低温回火状态）从63.5HRC提高到65HRC。
　　　晶粒度对钢的冷脆性转变温度有很大影响。粗晶粒钢的冷脆性转变温度较细晶粒钢高，在转变温度下的断裂应力也低。如0.12％C的合金钢经930℃淬火、650℃回火后，晶粒的线尺寸24μm时，20℃的冲击值为20.6kgf·m/cm²，直到-60℃仍保持韧性断口，并且冲击值为18.0kgf·m/cm²，至-80℃时才出现脆性断口，冲击值降到2kgf·m/cm²。同样成分的钢经1100℃退火后，晶粒的线尺寸为78μm，在20℃下即出现脆性断口，并且冲击值只有2.40kgf·m/cm²，到+80℃才恢复韧性断口，但冲击值也只有16kgf·m/cm²，，仍低于上述细晶在-60℃时的水平。
　　　粗晶粒中碳钢的冷脆转变温度较细晶粒的钢高出40℃。
　　　晶粒大小对化学性能的影响以1Cr18Ni9Ti不锈钢为例，粗晶粒钢比细晶粒钢晶界腐蚀敏感性大。
　　　一般说来，粗晶粒使晶界腐蚀的程度加深，抗应力腐蚀能力下降，但重量损失较少，因为粗晶粒比细晶粒晶界少。
　　　但是，也不应该过分强调细晶粒。实际上在很多情况下，在一定范围内晶粒粗大对强度极限（σb、σs等）影响不明显，而对冲击韧性却比较敏感。在有些情况下，晶粒适当大些对某些性能有其有利的一面。例如，对软磁材料（硅钢片等），为了减少磁损及提高导磁率时反而希望晶粒粗大。当该材料在每一平方毫米上具有80~100个晶粒时，则矫顽力为0.50~0.60奥斯特，而在每一平方毫米上的晶粒数降至1~10个（即晶粒粗大）和杂质含量大致相同的情况下，其矫顽力则为0.20~0.30奥斯特。

aaron01

清淡 发表于 2013-11-24 12:58
谢谢！其实最近我就仔细看了这些原子晶格，发现很多凭我知识还理解不到。杨工我想再问一下，书上说细化晶 ...

细晶粒的多晶体不仅强度较高，而且塑性和韧性也较好。因为晶粒越细，在同样变形条件下，变形量可分散在更多的晶粒内进行，使各晶粒的变形比较均匀，而不致过分集中在少数晶粒上，使其变形严重。另一方面，晶粒越细，晶界就越多，越曲折，有利于阻止裂纹的传播，从而在其断裂前能承受较大的塑性变形，吸收较多的功，表现出较好的塑性和韧性。